【摘 要】
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特厚煤层综放开采过程中采场活动空间较大,支架上方顶煤性质对安全稳定开采有很大影响,矿压显现更为强烈,沿空巷道围岩破坏严重。本文以超化煤矿特厚煤层22071综放工作面为工程背景,为明确特厚煤层综放开采覆岩稳定性与矿压显现规律等问题,通过现场调研、实验室实验、理论分析、数值模拟和现场工业性试验等方法开展研究,取得了以下成果:（1）详细研究了特厚煤层综放开采过程中上区段工作面采动、沿空掘巷以及本区段工作
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目资助（52174089）； 国家自然科学基金青年科学基金项目资助（52104106）； 中央高校基本科研业务费专项资金资助（2020ZDPY0221）； 中央高校基本科研业务费专项资金资助（2021QN1003）；
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特厚煤层综放开采过程中采场活动空间较大,支架上方顶煤性质对安全稳定开采有很大影响,矿压显现更为强烈,沿空巷道围岩破坏严重。本文以超化煤矿特厚煤层22071综放工作面为工程背景,为明确特厚煤层综放开采覆岩稳定性与矿压显现规律等问题,通过现场调研、实验室实验、理论分析、数值模拟和现场工业性试验等方法开展研究,取得了以下成果:（1）详细研究了特厚煤层综放开采过程中上区段工作面采动、沿空掘巷以及本区段工作面回采等阶段的覆岩结构稳定性。建立了上区段采空区覆岩力学结构模型,分析了上区段采动侧向覆岩破断结构及侧向支承应力演化,研究了模型中的关键岩块B的相关参数,并进一步分析了关键岩块断裂线位置对沿空巷道围岩稳定性的影响;阐明了沿空掘巷对覆岩结构稳定性的影响,分析了沿空巷道掘进前后对覆岩结构的应力扰动规律,揭示了特厚煤层沿空掘巷覆岩维持稳定平衡的特性;构建了本区段工作面回采的覆岩结构运移模型,分析了工作面回采时覆岩破断回转过程,揭示了关键岩块B的动态失稳与回转力矩的传递机制。（2）运用FLAC3D数值模拟建立特厚煤层沿空掘巷数值模型,分析不同煤柱尺寸下巷道围岩的应力分布及变形破坏特征,阐明了掘巷期间各煤柱宽度下侧向支承应力的分布规律和应力集中程度,详述了随着煤柱宽度的加宽,巷道顶底板和实体煤帮变形量都减小,煤柱侧的变形加大的变形特征,总结了煤柱加宽对顶板下沉的控制效果最优,左帮次之,对底板控制效果不明显的特点,最终确定了煤柱宽度为5 m。（3）建立特厚煤层综放工作面多次采动数值模型,分析了工作面回采过程中煤壁前方实体煤超前支承应力与工作面实体煤帮巷道围岩支承应力在工作面不同推进距离下的分布特征,指出了工作面不同推进距离对巷道围岩变形的影响,揭示了多次采动影响下工作面回采过程中的矿压显现规律。（4）借助UDEC数值模拟构建了特厚煤层综放开采覆岩运动数值模型,进一步深入研究工作面推进过程中覆岩运动规律及裂隙演化特性,明确了覆岩在工作面回采过程中的破断深度拓展及顶板垮落时机,揭示了顶板裂隙深度突然增大、覆岩破断失稳导致工作面煤层支承应力的增大的影响机制。（5）监测工作面支架动态支护质量以及沿空巷道围岩变形规律,分析了液压支架工作阻力在工作面回采过程中的变化情况和沿空巷道顶底板、帮部移近量,阐明了超化煤矿特厚煤层综放开采现场的矿压显现规律。该论文有图41幅,表9个,参考文献107篇。
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